基于红外线传感器的避障行走系统硬件设计 - 图文

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信息工程大学

毕 业 设 计（论文）

题目：基于红外线传感器的避障

行走系统硬件设计

学员姓名 学 号 所在单位 指导教师 完成日期

I

摘 要

智能作为现代的新发明，是以后的发展方向，可应用于科学勘探等等的用途。本次设计的简易智能电动车，采用飞思卡尔MC9S12DG128B单片机作为小车的检测和控制核心；采用红外传感器来检测路况信息，从而把接收到的信号送到单片机，使单片机按照预定的工作模式控制小车在各区域按预定的速度行驶，采用脉冲调制的反射式红外传感器来探测前方是否有障碍物，从而让小车避开障碍物前进。本次设计通过对传感器设计、电源设计、控制电路设计达到了小车的智能化。本次设计结构简单，较容易实现。但是具有高度智能化 。

关键词：智能小车 MC9S12DG128B单片机 电机驱动 红外避障传感器

II

Abstract

Smart as a modern new invention is the development direction of the future, and so on can be applied to the use of scientific exploration. The simple design of the smart electric vehicle, using Freescale's single-chip microcomputer as a vehicle MC9S12DG128B detection and control of the core; the use of infrared sensors to detect traffic information to the received signal to the microcontroller, to enable single-chip according to the mode of control car in the regions according to a predetermined speed, the use of pulse modulation of the reflective infrared sensors to detect whether there are obstructions in front, so that car ahead to avoid obstacles. The design of the sensor design, power supply design, control circuit design to achieve the intelligent car. The design is simple, more easily achieved. However, highly intelligent. Key words: smart car MC9S12DG128B single-chip motor driver infrared sensor cover barrier

Key words: Smart car SCM MCS12DG128B Motor Driver Infrared sensor

III

目录

第1章 前言 ................................................... - 1 - 第2章 单片机介绍 ............................................. - 3 - 2.1 单片机概述 ................................................ - 3 - 2.2 主控芯片MC9S12DG12 ........................................ - 3 - 2.3 MC9S12DG128最小系统板 .................................... - 7 - 第3章智能避障小车硬件搭建 ................................... - 14 - 3.1 智能车车体的选择 ........................................ - 14 - 3.2 避障方案的选择 .......................................... - 15 - 3.3 电动机驱动方案选择 ...................................... - 16 - 3.4 电源方案的选择 .......................................... - 17 - 第4章 智能避障小车硬件系统设计 .............................. - 18 - 4.1 硬件总体设计 ............................................ - 18 - 第5章 智能避障小车软件系统设计 .............................. - 19 - 5.1 开发调试工具 ............................................ - 19 - 5.2 软件系统总体设计 ........................................ - 21 - 5.3 避障模块总体设计 ........................................ - 21 - 5.4小车源程序见附录 .......................................... - 22 - 第6章 结 论 ................................................. - 23 - 后记 ......................................................... - 25 - 参考文献 ..................................................... - 28 - 附录 ......................................................... - 29 - 初始化程序 ................................................... - 29 - 智能车行驶控制算法 ........................................... - 32 -

IV

第1章 前言

随着科学技术的发展和普及, 各种无人智能机械越来越多, 其中遥控的作用也就显而易见. 传统的小车基本有两类, 第一类为纯机械类, 第二类为数字类. 纯机械类动作迟钝、结构复杂、机器笨重、噪声大、寿命低; 数字类智能小车将笨重的机械部分换成数字电路, 虽一改上述弊端, 但其中仍不免使用继电器, 噪声相对较大, 寿命也不太长,抗干扰性差等特点. 另外,很难将精确度提高。现在单片机已进入各个领域, 以其功耗小、智能化而著称,利用单片机来设计抢答器，使以上问题得以解决，即使外界干扰很大，小车也能准确接收到信号。本文主要介绍了小车的工作原理及设计，以及它的实际用途。

本设计所做的智能小车主要在实验室完成, ,参考有关的资料，个人完成整个电路的设计、焊接、检查、调试，再根据自己的硬件电路利用开发工具CodeWarrior进行编程开发，用BDM进行程序下载，利用串口传输的数据进行在线调试，最终达到小车智能避障的功能。在这过程中首先要选择电机、车轮、车体等部件，同时考虑传动的方式等，经过优化组装，制作出一个机动、灵活，同时易于控制的小车车体；其次要根据要实现的功能，已经相关的应用和电气要求，选择适当的元件，画出布局合理的电路图，绘出PCB板。这就要求设计者具有基本的焊接技术和一定的故障排除能力，同时要求设计者会使用基本的实验仪器对硬件电路进行调试，会熟练的运用开发工具Codewarrior编写程序和使用相关的软件对自己的程序进行编译，仿真。过程中要耐心的反复检查、修改和调试，直至达到预期目的。

本次设计的硬件电路部分主要由电源模块、L298的两路电机驱动模块、无线遥控模块、测速模块、障碍检测模块、单片机最小系统板组成。电源模块使用7.2V、2200ma的镍镉电池和12V的锂电池为整个智能车系统提供稳定的电力保障；障碍检测模块由两个红外避障传感器组成提供前方障碍物信息；测速模块可以为控制核心提供当前行驶速度，从而实现对智能车运行的高效控制。

软件部分主要包括PWM车速控制算法、障碍信号读取识别算法、遥控指令检测控制算法、测速算法、相应的对小车运动方向的控制算法以及基于以上算

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